• 한국재료학회지
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• 제23권3호
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• pp.155-160
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• 2013

ZnO thin films co-doped with Mg and Ga (MxGyZzO, x + y + z = 1, x = 0.05, y = 0.02 and z = 0.93) were prepared on glass substrates by RF magnetron sputtering with different sputtering powers ranging from 100W to 200W at a substrate temperature of $350^{\circ}C$. The effects of the sputtering power on the structural, morphological, electrical, and optical properties of MGZO thin films were investigated. The X-ray diffraction patterns showed that all the MGZO thin films were grown as a hexagonal wurtzite phase with the preferred orientation on the c-axis without secondary phases such as MgO, $Ga_2O_3$, or $ZnGa_2O_4$. The intensity of the diffraction peak from the (0002) plane of the MGZO thin films was enhanced as the sputtering power increased. The (0002) peak positions of the MGZO thin films was shifted toward, a high diffraction angle as the sputtering power increased. Cross-sectional field emission scanning electron microscopy images of the MGZO thin films showed that all of these films had a columnar structure and their thickness increased with an increase in the sputtering power. MGZO thin film deposited at the sputtering power of 200W showed the best electrical characteristics in terms of the carrier concentration ($4.71{\times}10^{20}cm^{-3}$), charge carrier mobility ($10.2cm^2V^{-1}s^{-1}$) and a minimum resistivity ($1.3{\times}10^{-3}{\Omega}cm$). A UV-visible spectroscopy assessment showed that the MGZO thin films had high transmittance of more than 80 % in the visible region and that the absorption edges of MGZO thin films were very sharp and shifted toward the higher wavelength side, from 270 nm to 340 nm, with an increase in the sputtering power. The band-gap energy of MGZO thin films was widened from 3.74 eV to 3.92 eV with the change in the sputtering power.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.153-153
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• 2008

최근 투명전극물질이 LCD, 박막태양전지, smart window, 유기발광소자 등에 폭넓게 이용됨에 따라 그 수요가 급격이 늘어나고 있다. 이러한 투명전극 물질로는 Al : ZnO, Ga : ZnO, $MgIn_2O_4$, $AgSbO_3$, $InGaZnO_4$, ITO, Zn:ITO 등이 있으며 이중 ITO 계 산화물은 우수한 전기적 특성을 바탕으로 이미 상용화 되어있는 상태이다. 그러나 ITO 계 산화물은 indium 의 희소성과 높은 가격 때문에 폭 넓은 분야의 상용화가 어려운 실정이며, 수소 플라즈마 분위기에 화학적으로 불안정한 특성은 Si 박막태양전지 응용에 큰 문제가 되고 있다. 이에 본 연구는 박막태양전지용 ITO 계 투명전극의 indium양을 줄이면서 화학적으로 안정하고, 전기적 특성이 향상된 박막을 제조하기 위해 combinatorial sputter를 이용하여 Zn의 도핑량을 연속적으로 변화시킨 ITO 박막을 제조하였다. 또한 광학적 전기적 특성의 향상을 위해 vacuum, $H_2$, $O_2$ 분위기에서 열처리 후 각 박막의 특성 변화를 관찰하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제25권2호
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• pp.121-124
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• 2012

The characteristics of Ga-doped zinc oxide (GZO) thin films deposited at different deposition temperatures (TS~250 to $550^{\circ}C$) on 4H-SiC have been investigated. Structural and electrical properties of GZO thin film on n-type 4H-SiC(0001) were investigated by using x-ray diffraction(XRD), atomic force microscopy(AFM), Hall effect measurement, barrier height from I-V curve and Auger electron spectroscopy(AES). XRD $2\theta$ scan shows GZO thin film has preferential orientation with c-axis perpendicular to SiC substrate surface. The lowest resistivity ($\sim1.9{\times}10^{-4}{\Omega}cm$) was observed for the GZO thin film deposited at $400^{\circ}C$. As deposition temperature increases, barrier height between GZO and SiC was increased. Whereas, resistivity of GZO thin films as well as barrier height between GZO and SiC were increased after annealing process in air atmosphere. It has been found that the c-axis oriented crystalline quality as well as the relative amount of activated Ga3+ ions and oxygen vacancy may affect the electrical properties of GZO films on SiC.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.132-132
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• 2008

Boron doped ZnO:Ga(GZOB) thin films were prepared on glass substrates by DC magnetron sputtering. Influence of the annealing treatment on the electrical and optical properties of GZOB thin films were investigated. The west resistivity of $9.6\times10^{-4}\Omega$-cm was obtained at an annealing temperature of $400^{\circ}C$. The average transmittance of the films is over 80% in the visible range. It was also shown that by introducing boron impurity into GZO system improve the uniformity, the resistivity, and thermal stability of ZnO-based conducting thin films.

• 한국재료학회지
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• 제27권2호
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• pp.69-75
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• 2017

To establish low-temperature process conditions, process-property correlation has been investigated for Ga-doped ZnO (GZO) thin films deposited by pulsed DC magnetron sputtering. Thickness of GZO films and deposition temperature were varied from 50 to 500 nm and from room temperature to $250^{\circ}C$, respectively. Electrical properties of the GZO films initially improved with increase of temperature to $150^{\circ}C$, but deteriorated subsequently with further increase of the temperature. At lower temperatures, the electrical properties improved with increasing thickness; however, at higher temperatures, increasing thickness resulted in deteriorated electrical properties. Such changes in electrical properties were correlated to the microstructural evolution, which is dependent on the deposition temperature and the film thickness. While the GZO films had c-axis preferred orientation due to preferred nucleation, structural disordering with increasing deposition temperature and film thickness promoted grain growth with a-axis orientation. Consequently, it was possible to obtain a good electrical property at relatively low deposition temperature with small thickness.

• 한국진공학회지
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• 제16권5호
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• pp.359-365
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• 2007

본 논문에서는 zinc oxide (ZnO)와 gallium이 도핑 된 zinc oxide (GZO)를 이용하여 radio frequency (RF) magnetron sputtering 방법에 의해 상온에서 제작된 bottom-gate 박막 트랜지스터의 특성을 평가하고 분석하였다. 게이트 절연층 물질로서 새로운 물질을 사용하지 않고 열적 성장된 $SiO_2$를 사용하여 게이트 누설 전류를 수 pA 수준까지 줄일 수 있었다. ZnO와 GZO 박막의 표면 제곱평균제곱근은 각각 1.07 nm, 1.65 nm로 측정되었다. 그리고 ZnO 박막은 80% 이상, GZO 박막은 75% 이상의 투과도를 가지고 있었고, 박막의 두께에 따라 투과도가 달라졌다. 또한 두 시료 모두 (002) 방위로 잘 정렬된 wurtzite 구조를 가지고 있었다. 제작된 ZnO 박막 트랜지스터는 2.5 V의 문턱 전압, $0.027\;cm^2/(V{\cdot}s)$의 전계효과 이동도, 104의 on/off ratio, 1.7 V/decade의 gate voltage swing 값들을 가지고 있었고, enhancement 모드 특성을 가지고 있었다. 반면에 GZO 박막 트랜지스터의 경우에는 -3.4 V의 문턱 전압, $0.023\;cm^2/(V{\cdot}s)$의 전계효과 이동도, $2{\times}10^4$의 on/off ratio, 3.3 V/decade의 gate voltage swing 값들을 가지고 있었고, depletion 모드 특성을 가지고 있었다. 우리는 기존의 ZnO와 1wt%의 Ga이 도핑된 ZnO를 이용하여 두 가지 모드의 트랜지스터 특성을 보이는 박막 트랜지스터를 성공적으로 제작하고 분석하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제51권3호
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• pp.208-217
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• 2014

$La_{0.8}Sr_{0.2}Ga_{0.8}Mg_{0.2-x}Zn_xO_{2.8}$(LSGMZ, X=0-0.05) was prepared using a solid state reaction method. Two secondary phases ($LaSrGaO_4$ and $LaSrGa_3O_7$) of powders were identified by X-ray diffraction analysis. The relative amount of these secondary phases depended on the calcination conditions (temperature and time) and Zn content. The sintering density of LSGMZ was enhanced by increasing the Zn content and calcination temperature at the low sintering temperatures ($1250-1300^{\circ}C$). The relationship between the sintering density of LSGMZ and the synthesis conditions was discussed considering the phase analysis results.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.102-102
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• 2011

ZnO는 우수한 전기적, 광학적 특성으로 LED, solar cell 등과 같은 광전자소자의 응용을 목적으로 많은 연구가 진행되고 있다. 최근에는 ZnO 동종접합을 만들고자 많은 연구가 진행되고 있으나 p형 ZnO의 낮은 용해성과 높은 불순물에 따른 제조의 어려움으로 현재까지는 n형 ZnO만이 전도성 기판 위에 성장되어 응용되고 있다. 전도성 기판으로서 Si의 경우 낮은 가격, 공정의 용이함 등으로 GaN, SiC 등의 기판에 비하여 많은 응용이 가능하다. 따라서 본 연구에서는 전기화학증착법을 이용하여 p-n 접합을 형성하기 위하여 p형 Si 기판 위에 n형 ZnO 나노구조를 성장하고 그 특성을 분석하였다. 전기화학증착법은 낮은 온도 및 간단한 공정과정으로 빠른 성장 속도를 가지고 나노구조를 효과적으로 성장할 수 있는 방식이다. Seed 층 및 열처리에 따른 n형 ZnO 나노구조의 성장 특성 분석을 위하여 radio frequency (RF) magnetron 스퍼터를 사용하여 ZnO 및 Al doped ZnO (AZO) seed 층을 p형 Si 기판 위에 증착 후 다양한 온도로 열처리를 수행하였다. 질산아연(zinc nitrate)과 HMT가 희석된 용액에 KCl 촉매를 일정량 첨가한 후 다양한 공정 온도, 공정시간 및 질산아연의 몰농도를 변화시켜 n형 ZnO 나노구조를 성장하였다. 성장된 나노구조의 특성은 field emission scanning microscopy (FE-SEM), energy dispersive X-ray (EDX), photoluminescence (PL) 등의 장비를 사용하여 구조적, 광학적 특성을 분석하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.87.1-87.1
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• 2012

넓은 밴드갭 (3.37eV)과 높은 엑시톤 결합에너지 (60meV)를 가지는 ZnO 물질은 ultra violet light 센서 및 light emitting diode (LED)의 재료로써 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 나노와이어 구조를 이용하여 소자를 만들 경우 양자효과와 1차원적 캐리어 수송경로 효과로 인하여 그 특성을 보다 향상 시킬 수 있다. 나노와이어를 이용한 이종접합 p-n 다이오드를 제작하기 위하여 ZnO와 격자상수가 비슷한 GaN, NiO, CoO와 같은 물질들이 나노구조 접합에 많이 쓰이고 있지만, 격자상수 차이로 인해서 접합부분 캐리어 수송효율이 떨어지는 단점을 가지고 있다. n-type과 p-type ZnO를 만들어 동종 접합을 만들 경우 이러한 문제점을 극복할 수 있지만, 도핑되지 않은 ZnO가 n-type을 특성을 나타내기 때문에 안정적인 p-type ZnO 합성에 대한 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 안정적인 p-type ZnO 합성을 위해서 수열합성법을 이용하여 phosphorus (P) 도핑을 하였고, 나노와이어 diode 구조를 만들었다. P 도핑으로 인한 격자상수 변화는 x-ray diffraction (XRD)를 사용하여 확인하였고, x-ray photoelectron spectroscopy (XPS)를 통해 도핑 원소를 분석하였으며, 이때의 recification ratio, turn-on voltage 등의 전기적 특성을 평가하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 춘계학술발표대회
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• pp.28.1-28.1
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• 2009

The superior properties of ZnO such as high exciton binding energy, high thermal and chemical stability, low growth temperature and possibility of wet etching process in ZnO have great interest for applications ranging from optoelectronics to chemical sensor. Particularly, vertically well-aligned ZnO nanorods on large areas with good optical and structural properties are of special interest for the fabrication of electronic and optical nanodevices. Currently, low-dimensional ZnO is synthesized by metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD), molecular beam epitaxy (MBE), thermal evaporation, and sol.gel growth. Recently, our group has been reported about achievement the growth of Ga-doped ZnO nanorods using ZnO seed layer on p-type Si substrate by RF magnetron sputtering system at high rf power and high growth temperature. However, the crystallinity of nanorods deteriorates due to lattice mismatch between nanorods and Si substrate. Also, in the growth of oxide using sputtering, the oxygen flow ratio relative to argon gas flow is an important growth parameter and significantly affects the structural properties. In this study, Phosphorus (P) doped ZnO nanorods were grown on c-sapphire substrates without seed layer by radio frequency magnetron sputtering with various argon/oxygen gas ratios. The layer change films into nanorods with decreasing oxygen partial pressure. The diameter and length of vertically well-aligned on the c-sapphire substrate are in the range of 51-103 nm and about 725 nm, respectively. The photoluminescence spectra of the nanorods are dominated by intense near band-edge emission with weak deep-level emission.